Chia sẻ:
6 bước của phương pháp khoa học và đặc điểm của nó
các các bước của phương pháp khoa học Họ phục vụ để trả lời một câu hỏi khoa học một cách có tổ chức và khách quan. Nó liên quan đến việc quan sát thế giới và các hiện tượng của nó, đi đến một lời giải thích về những gì được quan sát, kiểm tra xem lời giải thích đó có hợp lệ hay không, và cuối cùng chấp nhận hoặc từ chối lời giải thích.
Do đó, phương pháp khoa học có một loạt các đặc điểm xác định nó: quan sát, thử nghiệm, và hỏi và trả lời các câu hỏi. Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà khoa học đều tuân theo chính xác quá trình này. Một số ngành khoa học có thể dễ dàng được chứng minh hơn những ngành khác.
Ví dụ, các nhà khoa học nghiên cứu cách các ngôi sao thay đổi khi chúng già đi hoặc cách khủng long tiêu hóa thức ăn của chúng không thể giúp cải thiện cuộc sống của một ngôi sao trong một triệu năm hoặc tiến hành các nghiên cứu và thử nghiệm với khủng long để kiểm tra giả thuyết của chúng.
Khi không thể thử nghiệm trực tiếp, các nhà khoa học sửa đổi phương pháp khoa học. Mặc dù nó được sửa đổi gần như với mỗi cuộc điều tra khoa học, mục tiêu là như nhau: khám phá mối quan hệ nguyên nhân và kết quả bằng cách đặt câu hỏi, thu thập và kiểm tra dữ liệu và xem liệu tất cả thông tin có sẵn có thể được kết hợp trong phản hồi hợp lý không.
Mặt khác, thường các giai đoạn của phương pháp khoa học là lặp đi lặp lại; thông tin mới, quan sát hoặc ý tưởng có thể khiến các bước được lặp lại.
Các giao thức của phương pháp khoa học có thể được chia thành sáu bước / giai đoạn / giai đoạn áp dụng cho tất cả các loại nghiên cứu:
-Câu hỏi
-Quan sát
-Xây dựng giả thuyết
-Thí nghiệm
-Phân tích dữ liệu
-Từ chối hoặc chấp nhận giả thuyết.
Dưới đây tôi sẽ chỉ ra các bước cơ bản được thực hiện khi thực hiện một cuộc điều tra. Để bạn hiểu rõ hơn về nó, ở cuối bài viết tôi sẽ để lại một ví dụ về việc áp dụng các bước trong một thí nghiệm sinh học; trong việc khám phá cấu trúc DNA.
Chỉ số
- 1 các bước của phương pháp khoa học là gì? Chúng là gì và đặc điểm của chúng
- 1.1 Bước 1- Đặt câu hỏi
- 1.2 Bước 2- Quan sát
- 1.3 Bước 3- Xây dựng các giả thuyết
- 1.4 Bước 4- Thử nghiệm
- 1.5 Bước 5: Phân tích dữ liệu
- 1.6 Bước 6: Kết luận. Giải thích dữ liệu và chấp nhận hoặc từ chối giả thuyết
- 1.7 Các bước khác là: 7- Xuất bản kết quả và 8- Kiểm tra kết quả sao chép nghiên cứu (được thực hiện bởi các nhà khoa học khác)
- 2 Ví dụ thực tế về phương pháp khoa học trong việc khám phá cấu trúc DNA
- 2.1 Câu hỏi
- 2.2 Quan sát và giả thuyết
- 2.3 Thí nghiệm
- 2.4 Phân tích và kết luận
- 3 Lịch sử
- 3.1 Aristotle và người Hy Lạp
- 3.2 Hồi giáo và thời kỳ hoàng kim của đạo Hồi
- 3.3 Phục hưng
- 3.4 Newton và khoa học hiện đại
- 4 Tầm quan trọng
- 5 tài liệu tham khảo
Các bước của phương pháp khoa học là gì? Chúng là gì và đặc điểm của chúng
Bước 1- Đặt câu hỏi
Phương pháp khoa học bắt đầu khi nhà khoa học / nhà nghiên cứu đặt câu hỏi về điều gì đó anh ta đã quan sát hoặc điều anh ta đang điều tra: Làm thế nào, cái gì, khi nào, ai, cái gì, tại sao hoặc ở đâu?
Chẳng hạn, Albert Einstein, khi ông đang phát triển lý thuyết tương đối đặc biệt của mình, đã tự hỏi: Ông sẽ thấy gì nếu có thể đi bên cạnh một tia sáng trong khi lan truyền trong không gian??
Bước 2- Quan sát
Bước này liên quan đến việc quan sát và thu thập thông tin sẽ giúp trả lời câu hỏi. Các quan sát không nên không chính thức, nhưng cố ý với ý tưởng rằng thông tin thu thập được là khách quan.
Bộ sưu tập các phép đo và dữ liệu có hệ thống và cẩn thận là sự khác biệt giữa khoa học giả, như giả kim thuật và khoa học, như hóa học hoặc sinh học.
Các phép đo có thể được thực hiện trong một môi trường được kiểm soát, chẳng hạn như phòng thí nghiệm, hoặc trên các vật thể không thể tiếp cận hoặc không thể thao tác, chẳng hạn như các ngôi sao hoặc quần thể người.
Các phép đo thường yêu cầu các dụng cụ khoa học chuyên dụng như nhiệt kế, kính hiển vi, máy quang phổ, máy gia tốc hạt, vôn kế ...
Có một số loại quan sát khoa học. Phổ biến nhất là trực tiếp và gián tiếp.
Một ví dụ về quan sát sẽ được thực hiện bởi Louis Pasteur trước khi phát triển lý thuyết mầm bệnh của ông về các bệnh truyền nhiễm. Dưới kính hiển vi, ông quan sát thấy những con giun tơ ở miền Nam nước Pháp bị nhiễm ký sinh trùng.
Bước 3- Xây dựng giả thuyết
Giai đoạn thứ ba là xây dựng giả thuyết. Giả thuyết là một tuyên bố có thể được sử dụng để dự đoán kết quả của các quan sát trong tương lai.
Giả thuyết khống là một loại giả thuyết tốt để bắt đầu một cuộc điều tra. Đó là một lời giải thích được đề xuất về một hiện tượng hoặc một đề xuất có lý do cho thấy một mối tương quan có thể có giữa một tập hợp các hiện tượng.
Một ví dụ về giả thuyết khống là: "tốc độ phát triển của cỏ không phụ thuộc vào lượng ánh sáng mà nó nhận được".
Ví dụ về giả thuyết:
- Những cầu thủ bóng đá thường xuyên tập luyện tận dụng thời gian, ghi nhiều bàn thắng hơn những người bỏ lỡ 15% tập luyện.
- Cha mẹ lần đầu tiên học cao học thoải mái hơn 70% khi sinh con.
Một giả thuyết hữu ích nên cho phép dự đoán bằng lý luận, bao gồm cả lý luận suy diễn. Giả thuyết có thể dự đoán kết quả của một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc quan sát hiện tượng trong tự nhiên. Dự đoán cũng có thể được thống kê và chỉ đối phó với xác suất.
Nếu các dự đoán không thể truy cập bằng quan sát hoặc kinh nghiệm, giả thuyết vẫn chưa thể kiểm chứng và sẽ vẫn nằm trong biện pháp không khoa học đó. Sau đó, một công nghệ hoặc lý thuyết mới có thể thực hiện các thí nghiệm cần thiết.
Bước 4- Thử nghiệm
Bước tiếp theo là thử nghiệm, khi các nhà khoa học thực hiện cái gọi là thí nghiệm khoa học, trong đó các giả thuyết được thử nghiệm.
Các dự đoán cố gắng đưa ra giả thuyết có thể được xác minh bằng các thí nghiệm. Nếu kết quả của bài kiểm tra mâu thuẫn với các dự đoán, các giả thuyết được đặt câu hỏi và trở nên kém bền vững hơn.
Nếu kết quả thực nghiệm xác nhận dự đoán của các giả thuyết, thì chúng được coi là chính xác hơn, nhưng chúng có thể sai và vẫn phải chịu các thử nghiệm mới.
Để tránh lỗi quan sát trong các thí nghiệm, kỹ thuật kiểm soát thí nghiệm được sử dụng. Kỹ thuật này sử dụng độ tương phản giữa nhiều mẫu (hoặc quan sát) trong các điều kiện khác nhau để xem những gì khác nhau hoặc những gì vẫn giữ nguyên.
Ví dụ
Ví dụ, để kiểm tra giả thuyết khống "tốc độ tăng trưởng của cỏ không phụ thuộc vào lượng ánh sáng", chúng ta sẽ phải quan sát và lấy dữ liệu từ cỏ không tiếp xúc với ánh sáng.
Đây được gọi là "nhóm kiểm soát". Chúng giống hệt với các nhóm thử nghiệm khác, ngoại trừ biến đang được nghiên cứu.
Điều quan trọng cần nhớ là nhóm kiểm soát chỉ có thể khác với bất kỳ nhóm thử nghiệm nào trong một biến. Theo cách đó bạn có thể biết biến đó là gì cái có tạo ra thay đổi hay không.
Ví dụ, bạn không thể so sánh cỏ ở ngoài trời trong bóng râm với cỏ dưới ánh mặt trời. Cũng không phải cỏ của một thành phố với một thành phố khác. Có hai biến giữa hai nhóm ngoài ánh sáng, chẳng hạn như độ ẩm của đất và pH.
Một ví dụ khác về các nhóm kiểm soát rất phổ biến
Các thí nghiệm để biết liệu một loại thuốc có hiệu quả để điều trị những gì mong muốn là rất phổ biến. Ví dụ: nếu bạn muốn biết tác dụng của aspirin, bạn có thể sử dụng hai nhóm trong một thử nghiệm đầu tiên:
- Nhóm thử nghiệm 1, được cung cấp aspirin.
- Kiểm soát nhóm 2, với cùng đặc điểm của nhóm 1 và không được cung cấp aspirin.
Bước 5: Phân tích dữ liệu
Sau thí nghiệm, dữ liệu được lấy, có thể ở dạng số, có / không, hiện tại / vắng mặt hoặc các quan sát khác.
Điều quan trọng là phải tính đến dữ liệu không mong muốn hoặc không muốn. Nhiều thí nghiệm đã bị phá hoại bởi các nhà nghiên cứu không tính đến dữ liệu không phù hợp với những gì được mong đợi.
Bước này liên quan đến việc xác định những gì kết quả của thí nghiệm cho thấy và quyết định các hành động tiếp theo sẽ thực hiện. Các dự đoán của giả thuyết được so sánh với các giả thuyết không, để xác định xem cái nào có khả năng giải thích dữ liệu tốt hơn.
Trong trường hợp một thí nghiệm được lặp lại nhiều lần, có thể cần phải phân tích thống kê.
Nếu bằng chứng đã bác bỏ giả thuyết, một giả thuyết mới là bắt buộc. Nếu dữ liệu thực nghiệm ủng hộ giả thuyết, nhưng bằng chứng không đủ mạnh, các dự đoán khác của giả thuyết nên được kiểm tra với các thí nghiệm khác.
Khi một giả thuyết được hỗ trợ mạnh mẽ bởi bằng chứng, một câu hỏi nghiên cứu mới có thể được yêu cầu cung cấp thêm thông tin về cùng một chủ đề.
Bước 6: Kết luận. Giải thích dữ liệu và chấp nhận hoặc từ chối giả thuyết
Đối với nhiều thí nghiệm, các kết luận được hình thành trên cơ sở phân tích dữ liệu không chính thức. Chỉ cần hỏi, dữ liệu có phù hợp với giả thuyết không? đó là một cách chấp nhận hoặc bác bỏ một giả thuyết.
Tuy nhiên, tốt hơn là áp dụng phân tích thống kê cho dữ liệu, để thiết lập mức độ "chấp nhận" hoặc "từ chối". Toán học cũng hữu ích để đánh giá ảnh hưởng của các lỗi đo lường và các yếu tố không chắc chắn khác trong một thí nghiệm.
Nếu giả thuyết được chấp nhận, nó không được đảm bảo rằng đó là giả thuyết chính xác. Điều này chỉ có nghĩa là kết quả của thí nghiệm ủng hộ giả thuyết. Có thể nhân đôi thử nghiệm và thu được các kết quả khác nhau vào lần tới. Giả thuyết cũng có thể giải thích các quan sát, nhưng đó là giải thích không chính xác.
Nếu giả thuyết bị bác bỏ, nó có thể là kết thúc của thí nghiệm hoặc nó có thể được thực hiện lại. Nếu quy trình được thực hiện lại, sẽ có nhiều quan sát hơn và nhiều dữ liệu hơn sẽ được thực hiện.
Các bước khác là: 7- Xuất bản kết quả và 8- Kiểm tra kết quả sao chép nghiên cứu (được thực hiện bởi các nhà khoa học khác)
Nếu một thử nghiệm không thể được lặp lại để tạo ra kết quả tương tự, thì điều này ngụ ý rằng kết quả ban đầu có thể đã bị sai. Kết quả là, thông thường một thí nghiệm được thực hiện nhiều lần, đặc biệt là khi có các biến không được kiểm soát hoặc các dấu hiệu khác của lỗi thử nghiệm.
Để có được kết quả quan trọng hoặc đáng ngạc nhiên, các nhà khoa học khác cũng có thể cố gắng tự sao chép kết quả, đặc biệt nếu những kết quả đó là quan trọng cho công việc của chính họ..
Ví dụ thực tế về phương pháp khoa học trong việc khám phá cấu trúc DNA
Lịch sử phát hiện cấu trúc của DNA là một ví dụ kinh điển về các bước của phương pháp khoa học: năm 1950, người ta đã biết rằng di truyền có một mô tả toán học, từ các nghiên cứu của Gregor Mendel và DNA có chứa thông tin di truyền.
Tuy nhiên, cơ chế lưu trữ thông tin di truyền (tức là gen) trong DNA không rõ ràng.
Điều quan trọng cần nhớ là chỉ có Watson và Crick tham gia vào việc khám phá cấu trúc DNA, mặc dù họ đã được trao giải thưởng Nobel. Họ đã đóng góp kiến thức, dữ liệu, ý tưởng và khám phá nhiều nhà khoa học thời đó.
Câu hỏi
Nghiên cứu DNA trước đây đã xác định thành phần hóa học của nó (bốn nucleotide), cấu trúc của từng nucleotide và các tính chất khác.
DNA đã được xác định là người mang thông tin di truyền bằng thí nghiệm Avery-MacLeod-McCarty vào năm 1944, nhưng cơ chế về cách lưu trữ thông tin di truyền trong DNA là không rõ ràng.
Câu hỏi do đó có thể là:
Làm thế nào thông tin di truyền được lưu trữ trong DNA?
Quan sát và giả thuyết
Tất cả mọi thứ được điều tra tại thời điểm đó về DNA đều được tạo thành từ các quan sát. Trong trường hợp này, các quan sát thường được thực hiện với kính hiển vi hoặc tia X.
Linus Pauling đề xuất rằng DNA có thể là một chuỗi xoắn ba. Giả thuyết này cũng được xem xét bởi Francis Crick và James D. Watson nhưng đã bị loại bỏ.
Khi Watson và Crick biết giả thuyết của Pauling, họ đã hiểu từ dữ liệu hiện có rằng anh ta đã sai và Pauling sẽ sớm thừa nhận những khó khăn của anh ta với cấu trúc đó. Do đó, cuộc đua khám phá cấu trúc của DNA là khám phá cấu trúc chính xác.
Giả thuyết nào sẽ đưa ra giả thuyết? Nếu DNA có cấu trúc xoắn ốc, mô hình nhiễu xạ tia X của nó sẽ có hình chữ X.
Do đó, Giả thuyết rằng DNA có cấu trúc xoắn kép sẽ được kiểm tra với kết quả / dữ liệu X-quang. Được thử nghiệm cụ thể với dữ liệu nhiễu xạ tia X do Rosalind Franklin, James Watson và Francis Crick cung cấp vào năm 1953.
Thí nghiệm
Rosalind Franklin đã kết tinh DNA tinh khiết và thực hiện nhiễu xạ tia X để tạo ra ảnh 51. Kết quả cho thấy hình dạng X.
Trong một loạt năm bài báo được xuất bản trong Thiên nhiên bằng chứng thực nghiệm hỗ trợ mô hình Watson và Crick đã được chứng minh.
Trong số này, bài viết của Franklin và Raymond Gosling, là ấn phẩm đầu tiên có dữ liệu nhiễu xạ tia X hỗ trợ mô hình Watson và Crick
Phân tích và kết luận
Khi Watson nhìn thấy mô hình nhiễu xạ chi tiết, anh ta ngay lập tức nhận ra nó là một đường xoắn ốc.
Ông và Crick đã tạo ra mô hình của họ, sử dụng thông tin này cùng với thông tin đã biết trước đó về thành phần của DNA và về các tương tác phân tử, chẳng hạn như liên kết hydro..
Lịch sử
Bởi vì rất khó để phân định chính xác khi phương pháp khoa học bắt đầu được sử dụng, rất khó để trả lời câu hỏi ai đã tạo ra phương pháp khoa học.
Phương pháp và các bước của nó đã phát triển theo thời gian và các nhà khoa học đang sử dụng nó đã đóng góp, phát triển và hoàn thiện bản thân từng chút một.
Aristotle và người Hy Lạp
Aristotle, một trong những nhà triết học có ảnh hưởng nhất trong lịch sử, là người sáng lập ra khoa học thực nghiệm, nghĩa là quá trình thử nghiệm các giả thuyết từ kinh nghiệm, thử nghiệm và quan sát trực tiếp và gián tiếp.
Người Hy Lạp là nền văn minh phương Tây đầu tiên bắt đầu quan sát và đo lường để hiểu và nghiên cứu các hiện tượng của thế giới, tuy nhiên không có cấu trúc nào gọi đó là phương pháp khoa học.
Hồi giáo và thời kỳ hoàng kim của đạo Hồi
Trên thực tế, sự phát triển của phương pháp khoa học hiện đại bắt đầu với các học giả Hồi giáo trong Thời đại hoàng kim của Hồi giáo, trong thế kỷ thứ mười đến mười bốn. Sau đó, các nhà triết học-nhà khoa học của Khai sáng tiếp tục tinh chỉnh nó.
Trong số tất cả các học giả có đóng góp của họ, Alhacén (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-anasan ibn al-Hayṯam), là người đóng góp chính, được một số nhà sử học coi là "kiến trúc sư của phương pháp khoa học". Phương pháp của ông có các giai đoạn sau, bạn có thể thấy sự tương đồng của nó với những giai đoạn được giải thích trong bài viết này:
-Quan sát thế giới tự nhiên.
-Thiết lập / xác định vấn đề.
-Xây dựng một giả thuyết.
-Kiểm tra giả thuyết thông qua thử nghiệm.
-Đánh giá và phân tích kết quả.
-Giải thích dữ liệu và rút ra kết luận.
-Công bố kết quả.
Phục hưng
Nhà triết học Roger Bacon (1214 - 1284) được coi là người đầu tiên áp dụng lý luận quy nạp như một phần của phương pháp khoa học.
Trong thời Phục hưng, Francis Bacon đã phát triển phương pháp quy nạp thông qua nguyên nhân và kết quả, và Descartes đề xuất rằng suy luận là cách duy nhất để học và hiểu.
Newton và khoa học hiện đại
Isaac Newton có thể được coi là nhà khoa học cuối cùng đã tinh chỉnh quá trình cho đến ngày hôm nay như đã biết. Ông đã đề xuất và đưa vào thực tế, thực tế là phương pháp khoa học cần cả phương pháp suy diễn và phương pháp quy nạp.
Sau Newton, có những nhà khoa học vĩ đại khác đã đóng góp cho sự phát triển của phương pháp, trong số đó có Albert Einstein.
Ý nghĩa
Phương pháp khoa học rất quan trọng vì nó là một cách đáng tin cậy để thu nhận kiến thức. Nó dựa trên những khẳng định, lý thuyết và kiến thức cơ bản về dữ liệu, thí nghiệm và quan sát.
Do đó, điều cần thiết cho sự tiến bộ của xã hội về công nghệ, khoa học nói chung, y tế và nói chung là tạo ra kiến thức lý thuyết và ứng dụng thực tế.
Chẳng hạn, phương pháp khoa học này trái ngược với phương pháp dựa trên đức tin. Với đức tin, bạn tin vào một cái gì đó theo truyền thống, bằng văn bản hoặc niềm tin, mà không dựa vào bằng chứng có thể bác bỏ, bạn cũng không thể thực hiện các thí nghiệm hoặc quan sát từ chối hoặc chấp nhận niềm tin của đức tin đó..
Với khoa học, một nhà nghiên cứu có thể thực hiện các bước của phương pháp này, đưa ra kết luận, trình bày dữ liệu và các nhà nghiên cứu khác có thể sao chép thí nghiệm hoặc quan sát đó để xác nhận hay không..
Tài liệu tham khảo
- Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos và Baptista Lucio, Pilar (1991). Phương pháp nghiên cứu (tái bản lần 2, 2001). Mexico D.F., Mexico. Đồi McGraw.
- Kazilek, C.J. và Pearson, David (2016, ngày 28 tháng 6). Phương pháp khoa học là gì? Đại học bang Arizona, Đại học Khoa học và Nghệ thuật Tự do. Truy cập ngày 15 tháng 1 năm 2017.
- Lodico, Marguerite G.; Spaulding, Dean T. và Voegussy, Kinda H. (2006). Phương pháp trong nghiên cứu giáo dục: Từ lý thuyết đến thực hành (tái bản lần 2, 2010). San Francisco, Hoa Kỳ. Jossey-Bass.
- Márquez, Omar (2000). Quá trình nghiên cứu trong khoa học xã hội. Barina, Venezuela UNELLEZ.
- Tamayo T., Mario (1987). Quá trình nghiên cứu khoa học (tái bản lần 3, 1999). Mexico D.F., Mexico. Vôi.
- Vera, Alirio (1999). Phân tích dữ liệu. San Cristóbal, Venezuela. Đại học Thực nghiệm Quốc gia của Tachira (UNET).
- Sói, Frank L. H. (2013). Giới thiệu về Phương pháp khoa học. New York, Hoa Kỳ. Đại học Rochester, Khoa Vật lý và Thiên văn. Truy cập ngày 15 tháng 1 năm 2017.
- Wudka, José (1998, ngày 24 tháng 9). "Phương pháp khoa học" là gì? Bờ sông, Hoa Kỳ. Đại học California, Khoa Vật lý và Thiên văn. Truy cập ngày 15 tháng 1 năm 2017.
- Martyn Shuttleworth (ngày 23 tháng 4 năm 2009). Ai phát minh ra phương pháp khoa học? Truy cập ngày 23 tháng 12 năm 2017 từ Explitable.com: explitable.com.